В Сиэтле чинят гигантский проходческий щит «Берта»

А как бы вы поступили, если бы вам довелось управлять самым большим в мире проходческим щитом и вдруг что-то пошло не так? Вы продвигаетесь вперед, все идет отлично, буровая головка высотой с пятиэтажный дом вот-вот начнет перемалывать породу как раз под небоскребами одного из величайших городов Америки, и… вот досада! «Берта» — так назвали машину в честь первой женщины-мэра Сиётла Берты Лэндс — на что-то наскакивает.
Кристофер Соломон
14021

Несколько дней спустя машина начинает нагреваться, а затем буровая головка останавливает свое вращение. И что теперь? Как быть, если гигантская махина по сути увязла в земле? «Берта» осталась на 30-метровой глубине, а вы — на поверхности, и вокруг вас уже шумят слухи о том, во сколько обойдется поломка проходческого щита за $1,35 млрд и как это скажется на сроках и стоимости еще более дорогого проекта. Скептики торжествуют: «Глядите-ка — «Берта» перегрелась, и ее бросят как ненужный хлам вместе с проектом, на который ушло так много напрасного труда!» Ведь надо же, конечно, понимать, что когда вы строите самый широкий в мире тоннель, то все увеличивается в размерах — не только машины, но и надежды, и сомнения. И радость недоброжелателей.

Так что же делать? Во-первых, выключить телевизор. Во-вторых, забыть про весь этот свист с галерки. В-третьих, отложить на потом поиск виноватых и юридические разборки. И наконец, обхватить голову ладонями и очень, очень хорошо подумать о том, как добраться до «Берты» и заставить ее работать снова. Читать далее

Поднадоевшая эстакада

Чем гордятся жители Сиэтла и за что любят свой город? За хорошую рыбу. За отличный кофе. За белые паруса над голубыми водами системы заливов Пьюджент-Саунд. Но никогда на высоких местах в этом списке не появилась бы автомобильная эстакада Alaskan Way. 61 год эта двухуровневая конструкция, тянущаяся параллельно берегу, была эдаким мрачным серым осликом, взявшим себе на спину треть городского автомобильного трафика по линии «север-юг». Эстакада будто отрезает город от морского фасада.

В 2001 году Сиэтл сотрясли подземные толчки мощностью 6,8 балла, и стареющая эстакада пошла трещинами. В дальнейшем состояние дороги только ухудшалось, и отцы города задумались о том, как быть дальше. Наконец власти города и штата вынесли вердикт: век эстакады подошел к концу, а на ее месте расцветет новая городская территория, которая соединит основную часть города с теми 26 кварталами, что оставались на той стороне, на берегу залива. Была приглашена компания James Corner Field Operations, некогда предложившая проект High Line на Манхэттене, получивший высокую оценку. Ее задачей стала разработка системы парков, причалов, велосипедных и пешеходных дорожек, пляжей, которая связала бы центр города с побережьем и создала комфортный и привлекательный морской фасад города, способный соперничать с набережными Сиднея, Копенгагена и Ванкувера.

Дыра под небоскребами

Самый сложный, дорогостоящий и совершенно необходимый элемент всего пазла оказался при этом еще и невидимым. Речь шла о более чем трехкилометровом тоннеле, призванном заменить обветшавшую магистраль. Подземный путь должен пропустить автомобильный поток от стадиона бейсбольной команды Seahawks у южной оконечности застроенного небоскребами центра на север — к телебашне-«игле» и району South Lake Union. Участок, вырытый под землей, был бы недлинным, всего 2,7 км. Но надо было построить такой тоннель, который вместил бы в себя по четыре полосы для скоростного движения на двух уровнях. Причем бурить его следовало на глубине не менее 60 м, чтобы не задеть сваи небоскребов и не нанести вред историческим зданиям. Кроме того, машине пришлось бы иметь дело с нестабильными грунтами — от ледниковых отложений до разного рода грунтовых смесей, образовавшихся, когда в давние времена разравнивали холмы, на которых вырос поселок первопроходцев. Землей с холмов засыпали соленые болота, чтобы подготовить площадку для современного города.

  • Тоннель должен пройти с юга на север Сиэтла, прямо под районом небоскребов. На схеме оранжевым показана пройденная часть будущего тоннеля, а синим — часть, которую еще предстоит пройти после ремонта проходческого щита.
    Фото
    Тоннель должен пройти с юга на север Сиэтла, прямо под районом небоскребов. На схеме оранжевым показана пройденная часть будущего тоннеля, а синим — часть, которую еще предстоит пройти после ремонта проходческого щита.

В связи с этими задачами возникли особые требования к проходческому щиту: диаметр буровой головки — 17,5 м, точно в высоту старой эстакады. И на головке — сотни резцов для вгрызания в грунт. Отбросив вырытую породу, машина длиной 100 м возведет за собой стены тоннеля. Щит будет весить как Эйфелева башня, а потреблять электричество в количестве, достаточном для освещения 30-тысячного города. Машина сможет создавать тягу 44 000 т, что достаточно для отправки на орбиту 13 шаттлов. И, разумеется, щиту придется быть весьма массивным, ведь когда он продерется сквозь подземную тьму и выберется с другой стороны, то потеряет к этому времени 9 т стали. Машиной со всеми этими качествами и стала «Берта» — самый большой в мире проходческий щит.

Но как бы там ни было, теперь «Берта» застряла, и это ужасная головная боль для Департамента транспорта штата Вашингтон. А так хорошо все начиналось…

Визит в подземелье

Прошло шесть месяцев с того момента, когда «Берта» остановилась, и мы вместе с Крисом Диксоном, руководителем строительства тоннеля, вступаем на мост, переброшенный через широкую канаву, которая идет под уклон в направлении огромной, высотой в пять этажей, дыры в земле. Это как раз то место, как объяснил нам Диксон, откуда «Берта» отправилась в свой подземный путь.

  • Крис Диксон стоит у входа в недостроенный тоннель. Где-то там вдали в неподвижности застыл проходческий щит.
    Фото
    Крис Диксон стоит у входа в недостроенный тоннель. Где-то там вдали в неподвижности застыл проходческий щит.

«Берту» построила японская компания Hitachi Zosen, которая ранее уже соорудила 1300 проходческих щитов. После того как в апреле 2013 года машину в виде набора из 41 детали доставили морем в Сиэтл, ее ярко-зеленая «пятиэтажная» буровая головка стала поистине местной знаменитостью. «Берта» даже обзавелась аккаунтом в «Твиттере», через который по мере продвижения передавала разные занятные сообщения, например: «Специальный тягач, который толкает меня вперед, имеет 96 осей и почти 800 колес». Интерес к проекту среди жителей разделенного города постоянно рос. На Хеллоуин дети наряжались «Бертой». Одна дама изготовила мясной рулет в форме «Берты», а из колбасок вырезала фигурки рабочих. Когда щит собрали и установили на стартовую позицию, собралась пятитысячная толпа, чтобы пожелать машине удачи. С речью выступил губернатор штата, затем он и бывший губернатор Кристина Грегуар разбили о проходческий щит бутылку вина и бутылку саке. «Я должна сказать что-то важное, в духе Нила Армстронга, — сообщила в «Твиттере» «Берта», — но у меня заканчивается лимит символов. Давайте копать!» 30 июля 2013 года прокладка тоннеля началась.

Чтобы понять, как работает проходческий щит, представьте себе земляного червя. Червяк ест, червяк продвигается вперед, червяк извергает из себя отходы. В общих чертах это и есть принцип работы «Берты». В то время как 800-тонная буровая головка совершает примерно один оборот в минуту, ее резцы — движущиеся и фиксированные — «пережевывают» грунт. Из специальных форсунок на головке подается «слюноподобный» раствор, который превращает отработанный грунт в массу с консистенцией зубной пасты. Эта паста продавливается внутрь щита через специальные отверстия в головке и попадает в камеру. Там ее перемешивают и еще немного разводят.

Дальше идет «переваривание». Масса отходов выдавливается на огромный резиновый винт (типа архимедова винта), который благодаря своей особой конструкции может справляться с булыжниками до метра в поперечнике. Винт гонит породу к той части машины, которую можно назвать «кишками». Длинный ленточный конвейер вывозит отходы из тоннеля и выгружает их в баржу, причаленную к берегу залива. Длина конвейера постоянно наращивается и к концу строительства тоннеля должна составить 2740 м. Если бы не эта система, ежедневно на улицы центра Сиэтла приходилось бы выпускать до 200 самосвалов, чтобы они вывозили грунт с места строительства.

Диксон спустился по лесенке и встал у самого входа в тоннель. Из недр пятиэтажного тоннеля, уходящего в землю под небольшим уклоном, слышался гул. Стены покрывали тюбинги — литые конструкции из бетона, из которых строились кольца позади продвигающегося вперед проходческого щита. Диксон показывает пальцем наверх, где уже начались работы по сооружению второго яруса автострады: «Единственное, что нас сейчас тормозит, это остановка прокладки тоннеля, — говорит он. — Все остальные работы идут полным ходом». Рядом с тем местом, где мы стояли, уже начиналось строительство «мозга» тоннеля — многоэтажного подземного здания. Там будут размещены посты управления противопожарными системами, подачей воздуха, системами подачи дорожных сигналов.

Мы прошли метров триста по уже готовому тоннелю и поднялись на сам проходческий щит. Зрелище, представшее перед нашими глазами, можно было бы назвать индустриально-готическим. Вокруг было пусто и мрачно. Мы поднялись еще выше, и Диксон показал мне два «шлюза», каждый из которых рассчитан на одного человека. Дело в том, что в передней части машины нагнетаемые грунт и жидкость сжимают воздух, и работающие там люди подвергаются, подобно дайверам, действию повышенного давления. Чтобы вернуться затем к нормальному давлению без вреда для здоровья, следует пройти декомпрессию.

Наконец мы сделали остановку в кабине оператора. Оператор сидел перед большой контрольной панелью с множеством традиционных стрелочных и светящихся светодиодных индикаторов. Все это было похоже на недра ракетной шахты времен холодной войны. Диксон указал на несколько приборов, один из которых выдавал информацию о нагреве проходческого щита. Самое время спросить о том, что же случилось с «Бертой».

Что сгубило «Берту»?

3 декабря прошлого года «Берта» на что-то наткнулась. Этим препятствием оказалась восьмидюймовая стальная труба, своего рода колодец, через который производилось наблюдение за уровнем грунтовых вод. «Вот черт!» — подумали строители тоннеля и стали бурить дальше. Три дня спустя датчики показали, что машина перегревается. Затем ей понадобилось больше тяги, чтобы продвигаться вперед, и больше крутящего момента, чтобы проворачивать буровую головку. «Берте» явно что-то мешало.

Так до сих пор и непонятно, действительно ли все дело было в трубе, или это просто совпадение. Рабочие вытащили кусок трубы из «пасти» машины, как будто это был лишь осколок зубочистки. Настоящей проблемой для проходческого щита, похоже, стал сам грунт. «Берта» легко может прогрызаться сквозь бетон, но вот грунт с определенными параметрами консистенции мог сильно затруднять вращение головки. Пришлось отправить рабочих в зону высокого давления, чтобы они хорошенько почистили буровую головку, и проходка тоннеля возобновилась в конце января. Но вскоре приборы вновь зафиксировали перегрев. «В этот момент мы еще не понимали, — сказал Диксон, — насколько пострадали уплотнения подшипников».

Буровая головка вращается точно на таком же подшипнике, какой есть в любом автомобиле, только он значительно больше. Как и в любом другом подшипнике, в нем есть уплотнения, задача которых — удерживать смазку внутри и препятствовать проникновению внутрь веществ с абразивными свойствами. Это особенно важно в условиях, когда под действием высокого давления грунт измельчается и его фрагменты с силой разлетаются по сторонам. Когда рабочие исследовали подшипник, то увидели, что внутрь набилась грязь, которая вызвала повреждения.

Это была плохая новость. Проходческий щит находился в самом начале пути, и оставалось прокопать чуть меньше 2,5 км. И чем дальше машина уходила вглубь, тем сложнее ее было ремонтировать. Однако отчаиваться рано! То, что поломка случилась недалеко от входа в тоннель, было скорее благом. Да, ремонт станет серьезной головной болью. Но это лучше, чем бросить щит навсегда застрявшим на глубине под знаменитым рынком Pike Place.

Спасительная яма

Я выбрался из тоннеля, щуря глаза от дневного света, и мы двинулись в северном направлении. Полгода прошло после остановки щита. Жителей Сиэтла все больше волновало, что же там происходит. Одни переживали, другие злорадствовали. Во время моего визита в тоннель еженедельник The Stranger, который с самого начала критиковал дорогостоящий проект, предложил отказаться от «сосущего деньги» тоннеля, а уже выкопанное подземелье использовать для развлечений: устроить там ресторан с аттракционами или самый большой в мире конвейер с суши. Да и сама «Берта», похоже, поникла духом. Ее твиты утратили былую игривость, теперь они были сухими, как бы деловыми, а иногда звучали пораженчески: «В тоннеле проводится много разных работ», — сообщала машина как бы вопреки своему реальному положению.

Вместе с Диксоном мы еще прогулялись пешком. Там, у входа в тоннель царили запустение и тишина, а здесь, куда мы пришли, стоял невообразимый шум: разгружались цементовозы, долбили бетон отбойные молотки, трещала электросварка. На этом месте шел нулевой цикл масштабной операции по спасению «Берты». Диксон объяснил, что именно тут происходит. Прямо по ходу движения «Берты» в земле будет сделан круг из 73 свай. Затем грунт внутри этих свай будет выбран, и получится шахта, которая сможет поглотить одиннадцатиэтажный дом.

В октябре «Берту» запустят вновь, и она, прогрызя стену из свай, высунет свою буровую головку внутрь шахты. На дне шахты для машины будет заготовлен специальный бетонный постамент. Здесь головка будет демонтирована.

Дальше начнется настоящий балет с тяжестями. Специализирующаяся в этой области техасская компания Mammoet (она поднимает корабли со дна и устанавливает ядерные реакторы) привезет свой суперкран, который вытащит всю 1800-тонную буровую головку из шахты и опустит махину на берег залива. В целом это будет напоминать извлечение двигателя из моторного отделения автомобиля.

Затем в Сиэтл из Японии прибудет корабль с запчастями для «Берты» — там будет заново сконструированная подшипниковая сборка с семью уплотнениями и с несколькими дополнительными камерами, которые позволят добавлять внутрь смазку в разных точках системы. Буровую головку разберут и устроят ей небольшой фейс-лифтинг: будут увеличены отверстия для пропуска внутрь грунтовой массы, также головка будет усилена 216 стальными пластинами и ребрами жесткости. «Мы хотим сделать все, — говорит Диксон, — чтобы машина со стопроцентной гарантией прошла оставшиеся 2,5 км и завершила тоннель».

  • Вгрызаясь в грунт, «Берта» оставляет за собой тоннель, укрепленный стенами, собранными из литых бетонных тюбингов. На сегодня «Берта» — крупнейший в мире проходческий щит.
    Фото
    Вгрызаясь в грунт, «Берта» оставляет за собой тоннель, укрепленный стенами, собранными из литых бетонных тюбингов. На сегодня «Берта» — крупнейший в мире проходческий щит.

В ноябре головка должна быть вновь собрана, опущена в шахту и водружена на место. Если все пойдет по плану, проходка тоннеля возобновится в марте будущего года. Однако соблюсти прежний график уже, скорее всего, не удастся, и тоннель откроется в ноябре 2016 года, то есть на одиннадцать месяцев позже, чем было изначально обещано. А между тем затягивание сроков влечет за собой не только финансовые последствия, но и определенные риски. После землетрясения 2001 года автостраду привели в порядок, и сейчас она безопасна, однако исследования 2007 года показали, что в следующее десятилетие существует вероятность (один шанс из десяти) нового мощного землетрясения, которое старую эстакаду может и не пощадить.

«Действительно ли нужна вся эта история с одиннадцатиэтажной шахтой? — спрашиваю я у Диксона. — Неужели специалисты не смогли бы починить машину внутри тоннеля?». «Могли бы, — отвечает мне Диксон, — и это пришлось бы им сделать, если бы поломка случилась под плотной застройкой центра Сиэтла. Но ремонт был бы куда сложнее и обошелся бы намного дороже». В этом случае пришлось бы отделять буровую головку от остальной части машины, всю эту остальную часть вытаскивать из тоннеля, затем ремонтировать головку, потом собирать машину заново.

Этапы спасения

1. В земле устанавливают 73 сваи, образующие стену по окружности. Изнутри стены выбирают грунт, и получается шахта высотой с 11-этажный дом.

2. Несмотря на то что «Берта» перегревается, она может двигаться дальше. Теперь ее задача — «прогрызть» стену из свай и высунуть в шахту буровую головку.

3. Специальный кран (модульный подъемник) поднимет буровую головку из шахты и опустит ее на поверхность. После полной переборки головке добавят еще 80 т усиливающих конструкций.

Статья «Спасти железного червя» опубликована в журнале «Популярная механика» (№145, ноябрь 2014).

Комментарии